土壓平衡頂管施工工藝工法

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1、土壓平衡頂管施工工藝工法QB/ZTYJGYGF-GS-0101-2011市政環(huán)保公司孫剛武1前言1.1概況土壓平衡頂管施工，是一種機(jī)械式頂管施工工法。它與手掘式頂管和其他形式頂管施工工法相比，又具有適應(yīng)土質(zhì)范圍廣和不需要采用任何其他輔助施工手段的優(yōu)點(diǎn)。因而，這種土壓平衡頂管施工工法越來(lái)越受到業(yè)內(nèi)人士和技術(shù)人員的歡迎。該法頂進(jìn)施工中，利用土艙內(nèi)的壓力和螺旋輸送機(jī)的排土來(lái)平衡地下水壓力和土壓力。該法掘進(jìn)機(jī)排出的土可以是含水量較少的干土或含水量較多的泥漿，一般都不需要再進(jìn)行泥水分離的二次處理。隨著土砂泵的應(yīng)用，該工法將會(huì)更加得到普及推廣使用。1.2工藝原理土壓平衡頂管是根據(jù)土壓平衡的基本原理，

2、利用頂管機(jī)的刀盤(pán)切削和支承機(jī)內(nèi)土壓艙的正面土體，抵抗開(kāi)挖面的水、土壓力以達(dá)到土體穩(wěn)定的目的。以頂管機(jī)的頂速即切削量為常量，螺旋輸送機(jī)轉(zhuǎn)速即排土量為變量進(jìn)行控制，待到土壓艙內(nèi)的水、土壓力與切削面的水、土壓力保持平衡，由此則可減少對(duì)正面土體的擾動(dòng)及減小地面的沉降與隆起。2工藝特點(diǎn)2.1它適用的土質(zhì)范圍廣。從軟黏土到砂礫土都能適用，是一種全土質(zhì)的頂管施工方法。2.2能保持挖掘面穩(wěn)定，地面變形極小。2.3施工時(shí)的覆土可很淺，最淺為0.8倍管外徑。這是其他任何形式頂管施工所無(wú)法做到的。2.4棄土的運(yùn)輸、處理都較方便、簡(jiǎn)單。2.5作業(yè)環(huán)境好。既沒(méi)有氣壓式那樣的壓力環(huán)境下作業(yè)，也沒(méi)有泥水式那樣的泥水處

3、理裝置等。如采用土砂泵輸土，作業(yè)環(huán)境還會(huì)更好。192.6操作安全和方便。2.7該法在砂礫層和黏粒含量少的砂層中施工時(shí)，必須采用添加劑改良土體。3適用范圍3.1本工法適用于N值0-50的淤泥到砂礫等各種土質(zhì)條件下施工。3.2本工法不僅可在穿越河流、公路、鐵路、房屋等覆土較深的條件下施工，而且可在覆土深度不小于0.8倍管外徑的淺覆土條件下施工。3.3本工法不僅適用于DN800～3000mm口徑的鋼筋混凝土管施工，而且也適用于鋼管施工。4主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)《給排水管道施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50268）、《頂管施工技術(shù)及驗(yàn)收規(guī)范（試行）》（中國(guó)非開(kāi)挖技術(shù)協(xié)會(huì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）、《頂管工程施工規(guī)程》（DG/TJ

4、08-2049）（J11324）。5施工方法在敷設(shè)管道前，先建造一個(gè)工作井。在井內(nèi)頂進(jìn)軸線的后方，布置一組行程較長(zhǎng)的千斤頂，一般每組為4只到6只，將敷設(shè)的管道放在千斤頂前面的導(dǎo)向軌架上，管道的最前端是一臺(tái)土壓平衡頂管機(jī)，工具管與管段之間需剛性連接。千斤頂頂推時(shí)，以工具管開(kāi)路，推進(jìn)管段穿過(guò)坑壁上的穿墻孔，把管道壓入土中。與此同時(shí)，通過(guò)土壓平衡頂管機(jī)的螺旋輸出裝置將掘進(jìn)面板前方的土體輸出，采用輸送帶或人工運(yùn)至工作井中，吊出外運(yùn)。當(dāng)千斤頂達(dá)到最大行程后，全部縮回，放入頂鐵，千斤頂繼續(xù)前進(jìn)。如此不斷加入頂鐵，管段不斷向土中延伸，當(dāng)頂管機(jī)和第一節(jié)管段幾乎全部頂入土中后，吊去全部頂鐵，斷開(kāi)頂管機(jī)的動(dòng)

5、力電源及壓漿管路，將第二節(jié)管段吊入，接好管接頭，連接動(dòng)力電源線和壓漿管路繼續(xù)頂進(jìn)，如此循環(huán)施工，直至全部頂完。管道外壁注活性膨潤(rùn)土潤(rùn)滑漿，以減少四周的摩阻力。當(dāng)管道頂進(jìn)阻力超過(guò)主千斤頂?shù)捻斶M(jìn)能力時(shí)，則采用中繼接力技術(shù)，將管段分成數(shù)段，段間加入中繼間，以接力方式分段克服摩阻力。管道的頂進(jìn)方向與高程采用激光經(jīng)緯儀進(jìn)行測(cè)量監(jiān)控。6工藝流程及操作要點(diǎn)196.1施工工藝流程土壓平衡頂管施工的工藝流程如圖1所示。地面設(shè)備安裝注漿準(zhǔn)備工作減摩注漿地表沉降監(jiān)控土體改良加泥地表沉降監(jiān)控沉降測(cè)量是否安裝中繼間推進(jìn)測(cè)量工程開(kāi)始測(cè)量放樣工作坑施工工作坑布置頂管機(jī)就位出洞準(zhǔn)備初始頂進(jìn)偏差測(cè)量下管子推進(jìn)測(cè)量進(jìn)接收坑

6、取頂管機(jī)全線復(fù)測(cè)驗(yàn)收收尾工作工程結(jié)束主頂推力是否滿足圖1土壓平衡頂管施工工藝流程6.2操作要點(diǎn)6.2.1施工準(zhǔn)備在工程施工準(zhǔn)備階段，應(yīng)編制詳盡的施工組織設(shè)計(jì)，并做好如下幾項(xiàng)工作：1施工場(chǎng)地地質(zhì)條件、施工內(nèi)容、范圍確定場(chǎng)地地質(zhì)條件是選擇施工方法的前提，工程施工前，應(yīng)根據(jù)業(yè)主提供的地勘報(bào)告確定施工工藝，必要時(shí)應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)充勘察；工程施工前，應(yīng)組織施工人員認(rèn)真學(xué)習(xí)施工圖紙、相關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)，明確工程施工內(nèi)容和技術(shù)要求，對(duì)圖紙中與現(xiàn)場(chǎng)不符內(nèi)容聯(lián)系設(shè)計(jì)人員進(jìn)行補(bǔ)充設(shè)計(jì)或變更設(shè)計(jì)。192開(kāi)工前，應(yīng)對(duì)頂管軸線兩側(cè)各5m范圍內(nèi)進(jìn)行地質(zhì)勘察，核對(duì)地質(zhì)是否與設(shè)計(jì)相符，并核對(duì)附近是否有既有建筑物。如地質(zhì)與設(shè)計(jì)不符或

7、有不良地質(zhì)（如流砂層），則要擴(kuò)大勘察范圍，并與設(shè)計(jì)單位聯(lián)系，采取相應(yīng)的措施。3頂管設(shè)備選擇土壓平衡頂管機(jī)有多種類(lèi)型，應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)條件選擇適用的機(jī)型，以達(dá)到良好的頂進(jìn)效果。4施工工藝參數(shù)的計(jì)算工藝參數(shù)計(jì)算主要為管段頂力的計(jì)算，管段頂力根據(jù)《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》6.3.4經(jīng)驗(yàn)公式，即：FP=πD0L?k+NF注：FP——管道頂進(jìn)阻力（KN）；D0——管道外徑（m）；L——管道設(shè)計(jì)頂進(jìn)長(zhǎng)度（m）；?k——管外壁與土體單位摩